(57)【要約】  照明装置は、一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される第１の導光手段（３）と、第１の導光手段（３）の他方の端面からの出射光束を複数の光束に空間的に分離し、第１の導光手段（３）の他方の端面に形成される光学像を表示素子（１２）上に結像する照明光学系（１）と、照明光学系（１）と表示素子（１２）との間に配置され、第１の偏光光を透過し、第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光光を照明光学系（１）の方向に反射する反射型偏光板（１１）と、複数の光束が空間的に分離された位置に配置され、複数の光束をそれぞれ透過する透過領域、及び、透過領域以外の領域に形成され、反射型偏光板（１１）で反射された光を反射型偏光板（１１）の方向に反射する反射膜を有する反射素子（７）と、反射素子（７）と反射型偏光板（１１）との間に配置された位相差板（１０）とを有する。
2011021304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が一方の端面に供給され、該一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される第１の導光手段と、
前記第１の導光手段の他方の端面からの出射光束を複数の光束に空間的に分離し、前記第１の導光手段の他方の端面に形成される光学像を表示素子上に結像する照明光学系と、
前記照明光学系と前記表示素子の間に配置され、第１の偏光の光を透過し、前記第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光の光を前記照明光学系の方向に反射する反射型偏光板と、
前記複数の光束が空間的に分離される位置に配置され、前記反射型偏光板にて反射された光を前記反射型偏光板の方向に反射する反射素子と、
前記反射素子と前記反射型偏光板の間に配置された位相差板と、を有し、
前記反射素子は、前記複数の光束がそれぞれ透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に形成された、前記反射型偏光板からの光を反射する反射膜とを有する、照明装置。
【請求項２】
前記光源の発光中心は、前記第１の導光手段および照明光学系からなる系全体の光軸上に位置しない、請求の範囲第１項に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源と前記第１の導光手段の間に設けられ、前記光源からの光が一方の端面から入射し、該入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される第２の導光手段をさらに有し、
前記第２の導光手段の他方の端面から射出した光が、前記第１の導光手段の一方の端面の、該面の重心を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域内に入射する、請求の範囲第２項に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第２の導光手段の他方の端面は、前記第１の導光手段の一方の端面の前記一方の領域に光学的に結合されている、請求の範囲第３項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、矩形状の発光部を備えた固体光源であり、前記発光部の面積は、前記第２の導光手段の一方の端面の面積に等しい、請求の範囲第３項に記載の照明装置。
【請求項６】
少なくとも一つの別の光源と、
前記別の光源の光が一方の端面から入射し、該入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される、少なくとも一つの別の第２の導光手段をさらに有し、
前記第２の導光手段および別の第２の導光手段の他方の端面は、前記第１の導光手段の一方の端面の前記一方の領域内に光学的に結合されている、請求の範囲第３項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源がＬＥＤあり、
前記第１の導光手段は前記第２の導光手段よりも長い、請求の範囲第３項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記反射膜はストライプ状に形成されており、前記反射素子の面に垂直な方向から見た場合に、前記反射膜の長手方向が、前記光源の発光中心の前記系全体の光軸からのシフト方向と交差する方向とされる、請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記照明光学系は、前記反射型偏光変換素子からの反射光に基づく光学像を前記反射素子の前記反射膜上に結像するレンズを含む、請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記反射膜の幅は、前記透過領域の幅以上である、請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
照明装置と、
前記照明装置からの光で照明される表示素子と、
前記表示素子からの画像光を投射する投射光学系と、を有し、
前記照明装置は、
光源と、
前記光源からの光が一方の端面に供給され、該一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される導光手段と、
前記導光手段の他方の端面からの出射光束を複数の光束に空間的に分離し、前記導光手段の他方の端面に形成される光学像を表示素子上に結像する照明光学系と、
前記照明光学系と前記表示素子の間に配置され、第１の偏光の光を透過し、前記第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光の光を前記照明光学系の方向に反射する反射型偏光板と、
前記複数の光束が空間的に分離される位置に配置され、前記反射型偏光板にて反射された光を前記反射型偏光板の方向に反射する反射素子と、
前記反射素子と前記反射型偏光板の間に配置された位相差板と、を有し、
前記反射素子は、前記複数の光束がそれぞれ透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に形成された、前記反射型偏光板からの光を反射する反射膜とを有する、投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置の照明装置に関し、特に、反射型偏光変換素子を備えた表示素子を照明する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、表示素子であるＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）を照明するための光源としてＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）を使用したプロジェクタが開示されている（特許文献１、２）。この種のプロジェクタは、白色放電ランプを使ったプロジェクタに比べて、低コスト化を図ることが期待でき、また、小型で低消費電力、かつ、色再現範囲が広いとったパフォーマンスを実現することができる。【０００３】
また、表示素子として単一のＬＣｏＳ（Liquid  Crystal  on  Silicon）素子を用いたプロジェクタ（非特許文献１）や、表示素子として３枚の液晶パネルを使用したプロジェクタ（非特許文献２、３）もある。【０００４】
ところで、液晶プロジェクタでは、通常、偏光光を液晶パネルに照射する必要がある。一般に、ＬＥＤからの光は非偏光光であるため、液晶パネルを照明するための光源としてＬＥＤを用いる場合は、ＬＥＤからの光を偏光変換して、光利用効率を高めることが望ましい。【０００５】
例えば、表示パネルがＴＮ液晶（Twisted  Nematic  Liquid  Crystal）パネルである場合、ＬＥＤからの非偏光光の直交する直線偏光成分のうち、どちらか一方を他の偏光成分と同じになるように変換する。この偏光変換の効率が低いと、光利用効率が低下する。なお、偏光変換がまったく行われない場合は、約半分の光が照明光として利用されないことになる。【０００６】
非特許文献１に記載されたプロジェクタでは、CPC  reflectorと呼ばれる、複合放物面形状を有する導光部材によって、光源であるＬＥＤからの光束を略平行光束に変換する。この導光部材からの平行光束で表示パネルを照明する。【０００７】
導光部材からの光束の進行方向に、１／４波長板と反射型の偏光板が配置されている。偏光板は、例えばＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。偏光板で反射されたＳ偏光は、１／４波長板を通過する。１／４波長板を通過した光（円偏光）は、ＬＥＤまで戻り、ＬＥＤの表面で反射される。ＬＥＤの表面で反射された光は、導光部材にて平行化された後、１／４波長板を再び通過する。【０００８】
偏光板で反射されたＳ偏光のうち、ＬＥＤへ戻る過程と、ＬＥＤの表面で反射されて偏光板へ向かう過程とにおいて、１／４波長板を２回通過したものがＰ偏光に変換される。【０００９】
上記の他、特許文献３に記載の照明装置もある。この照明装置は、光源と、該光源からの光が一方の端面に入射するグラスロッドと、グラスロッドの他方の端面から射出された光束を集光する集光手段と、該集光手段により複数の光源像が形成される位置に設けられるＰＢＳ偏光変換アレイとを有する。【００１０】
ＰＢＳ偏光変換アレイは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する偏光分離膜が形成された第１のプリズムと、第１のプリズムの偏光分離膜で反射された光をその偏光分離膜を透過したＰ偏光の進行方向に反射する反射膜が形成された第２のプリズムとが交互に配置されたものである。Ｓ偏光をＰ偏光に変換するための１／２波長板が第２のプリズムの射出面に形成されている。第２のプリズムの、射出面と対向する面には、遮光板が形成されている。集光手段は、光源像が第１のプリズムの入射面に形成されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１０６６８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６６８２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０６４６４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】“Single-Panel  LCoS  Color  Projector  with  LED  Light  Source”  SID  05  DIGEST  pp1698-1701
【非特許文献２】“A  Handheld  Mini-Projector  Using  LED  Light  Sources”  SID  05  DIGEST  pp1706-1709
【非特許文献３】“Compact  Three  Panel  LED  Projector  Engine  for  Portable  Applications”  SID  06  DIGEST  pp2011-2014
【発明の開示】
【００１３】
しかし、非特許文献１に記載されたプロジェクタには、以下のような問題がある。
【００１４】
反射型の偏光板で反射された偏光成分の光は、効率よくＬＥＤの表面まで戻るが、ＬＥＤの表面では、戻った光の一部しか偏光板の方向に反射されない。このように、ＬＥＤの表面における光損失があるため、高い偏光変換効率を達成することはできない。例えば、ＬＥＤの表面における光損失のために、偏光変換効率（ゲイン）は１．２程度であることが報告されている。
【００１５】
特許文献３に記載された照明装置においては、ＰＢＳ偏光変換アレイを用いているために、照明装置の小型化が困難である。例えば、最近の表示パネルの小型化により、ＰＢＳ偏光変換アレイの各プリズムのピッチを１ｍｍ程度にすることが要求される場合がある。そのようなピッチで第１および第２のプリズムを形成した場合、１／２波長板を第２のプリズムに貼り付けることは困難である。
【００１６】
今後は、表示パネルのさらなる小型化が予想されるため、ＰＢＳ偏光変換アレイを用いた照明装置における小型化の問題はより顕著になる。
【００１７】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、偏光変換効率を高めて光利用効率を高めることができる小型の照明装置およびそれを用いた投射型表示装置を提供することにある。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、
光源と、
前記光源からの光が一方の端面に供給され、該一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される第１の導光手段と、
前記第１の導光手段の他方の端面からの出射光束を複数の光束に空間的に分離し、前記第１の導光手段の他方の端面に形成される光学像を表示素子上に結像する照明光学系と、
前記照明光学系と前記表示素子の間に配置され、第１の偏光の光を透過し、前記第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光の光を前記照明光学系の方向に反射する反射型偏光板と、
前記複数の光束が空間的に分離される位置に配置され、前記反射型偏光板にて反射された光を前記反射型偏光板の方向に反射する反射素子と、
前記反射素子と前記反射型偏光板の間に配置された位相差板と、を有し、
前記反射素子は、前記複数の光束がそれぞれ透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に形成された、前記反射型偏光板からの光を反射する反射膜とを有する。
【００１９】
本発明の投射型表示装置は、
照明装置と、
前記照明装置からの光で照明される表示素子と、
前記表示素子からの画像光を投射する投射光学系と、を有し、
前記照明装置は、
光源と、
前記光源からの光が一方の端面に供給され、該一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出される導光手段と、
前記導光手段の他方の端面からの出射光束を複数の光束に空間的に分離し、前記導光手段の他方の端面に形成される光学像を表示素子上に結像する照明光学系と、
前記照明光学系と前記表示素子の間に配置され、第１の偏光の光を透過し、前記第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光の光を前記照明光学系の方向に反射する反射型偏光板と、
前記複数の光束が空間的に分離される位置に配置され、前記反射型偏光板にて反射された光を前記反射型偏光板の方向に反射する反射素子と、
前記反射素子と前記反射型偏光板の間に配置された位相差板と、を有し、
前記反射素子は、前記複数の光束がそれぞれ透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に形成された、前記反射型偏光板からの光を反射する反射膜とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。
【図２Ａ】図１に示す照明装置の各導光ロッドの構成を示す模式図である。
【図２Ｂ】図１に示す照明装置の各導光ロッドの構成を示す上面図である。
【図２Ｃ】図１に示す照明装置の各導光ロッドの構成を示す側面図である。
【図３】図１に示す照明装置の導光ロッドの接合領域を説明するための模式図である。
【図４】図１に示す照明装置の反射素子の構成を示す模式図を示す。
【図５Ａ】図１に示す照明装置における光源からの光束が表示素子に到達するまでの過程を光線追跡した結果を示す模式図である。
【図５Ｂ】図１に示す照明装置の照明レンズによって４つに分離された光束のうち、比較的に光線高の小さな分離光束の近傍の拡大図である。
【図６】図１に示す照明装置における反射素子の位置での分離光束の光強度分布を示す図である。
【図７】図１に示す照明装置における、導光ロッドの射出面より射出し、照明レンズにより分離された分離光束が、表面素子に到達するまでの光線経路、および反射型偏光板にて反射された偏光成分の光が反射素子に到達するまでの光線経路を模式的に示す。
【図８】図１に示す照明装置における照明レンズで空間的に分離された光束のうち、反射型偏光板で反射されて反射素子に戻ってきた光束の強度分布を示す図である。
【図９】図１に示す照明装置における、光源からの光束が表示素子に到達するまでの過程、反射型偏光板で反射された光が反射素子に到達するまでの過程および反射素子で反射された光が表示素子１１２に到達するまでの過程をそれぞれ光線追跡した結果を示す模式図である。
【図１０】図１に示す照明装置を構成する位相差板および反射素子の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態である照明装置の光源手段の構成を示す模式図である。
【図１２Ａ】図１１に示す光源手段の上面図である。
【図１２Ｂ】図１１に示す光源手段の側面図である。
【図１２Ｃ】図１１に示す光源手段の正面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の照明装置を備える投射型表示装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  照明光学系
３  導光手段
４〜６、８、９  照明レンズ
７  反射素子
１０  位相差板
１１  反射型偏光板
１２  表示素子
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の照明装置は、反射型偏光板１１１を備えた表示素子１１２を照明するものであって、反射型偏光板１１１の他に、光源１０１、導光ロッド１０２、１０３、照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９、反射素子１０７および位相差板１１０を有する。
【００２５】
反射型偏光板１１１は、例えばワイヤグリッド型の偏光板であって、入射光のうち、第１の偏光（例えばＰ偏光）の光を透過し、第１の偏光とは異なる第２の偏光（例えばＳ偏光）の光を、入射方向とは逆の方向（反射素子１０７の方向）に反射するように構成されている。
【００２６】
表示素子１１２は、例えば液晶パネルよりなる。反射型偏光板１１１および表示素子１１２はいずれも、商用のものを使用可能である。表示素子１１２として、例えば対角が１．０インチの透過型の液晶パネルを用いることができる。
【００２７】
反射型偏光板１１１は、表示素子１１２の表示面（パネル面）の近傍に配置されることが望ましい。また、反射型偏光板１１０は、表示素子１１２と一体に形成されてもよい。例えば、表示素子１１２として液晶パネルを用いた場合、反射型偏光板１１０は、液晶パネルの入射側の基板と一体に形成されてもよい。
【００２８】
光源１０１は、例えばＬＥＤに代表される固体光源である。光源１０１からの光は、導光ロッド１０２の一方の端面（入射面）に供給される。導光ロッド１０２は、光源１０１からの光の輝度の均一化を図るためのものであって、入射面の面積および形状は、光源１０１の発光部の面積および形状と略同じである。
【００２９】
例えば、矩形状の発光部を有するＬＥＤを光源１０１として用いた場合は、導光ロッド１０２の入射面の形状は矩形状とされ、その面積は、ＬＥＤの発光部の面積と略同じとされる。より具体的には、大きさが４ｍｍ×３ｍｍの発光部を有するＬＥＤを用いた場合、導光ロッド１０２の入射面は４ｍｍ×３ｍｍの大きさとされる。導光ロッド１０２の長さは、１０ｍｍ程度である。大きな光出力が得られる高輝度ＬＥＤは商用化されており、発光部の大きさが４ｍｍ×３ｍｍであるＬＥＤは、容易に入手可能である。ＬＥＤからの光をより多く導光ロッド１０２に入射させるために、ＬＥＤの発光部と導光ロッド１０２との距離はできるだけ近いほうが好ましい。具体的には、導光ロッド１０２とＬＥＤの距離は０．７ｍｍである。
【００３０】
導光ロッド１０２の他方の端面（射出面）は、該端面の面積よりも大きな面積を有する導光ロッド１０３の一方の端面（入射面）に光学的に結合されている。ここで、光学的に結合とは、導光ロッド１０２の射出面から射出した光のほとんどが導光ロッド１０３の入射面に入射するように、導光ロッド１０２、１０３を結合することを意味する。
【００３１】
導光ロッド１０３の断面の大きさは、例えば８ｍｍ×６ｍｍで、その長さは３０ｍｍである。つまり、導光ロッド１０３は導光ロッド１０２よりも長い。導光ロッド１０２、１０３を光学的に接合することで、それら導光ロッド１０２、１０３の界面での光損失の発生を抑制することができる。
【００３２】
ガラス製で安価に入手できるＢＫ７を使用して導光ロッド１０２、１０３を形成することができる。導光ロッド１０２、１０３の材質としては、光学ガラスのほか、光学プラスチックを用いても良い。導光ロッド１０２、１０３は、中心部分が空洞とされる中空タイプのものであってもよく、また、そのような空洞部を持たない中実タイプのものであってもよい。
【００３３】
導光ロッド１０２の射出面と導光ロッド１０３の入射面は、光学レンズ用の接着剤により接合されるが、接合状態において、導光ロッド１０２の断面の中心（重心）を通る軸（中心軸）と、導光ロッド１０３の断面の中心（重心）を通る軸とは一致しない。換言すると、光源１０１の発光中心は、導光ロッド１０３および照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなる系全体の光軸（照明系の光軸Ａ）上に位置しない。
【００３４】
図２Ａは、導光ロッド１０２、１０３を示す模式図である。接合された導光ロッド１０２、１０３を、上面側（Ｙ方向）から見た場合の模式図を図２Ｂに示し、側面側（Ｘ方向）から見た場合の模式図を図２Ｃに示す。
【００３５】
図２Ａに示すように、導光ロッド１０２、１０３はいずれも、断面形状が矩形の形状の角柱である。導光ロッド１０２の射出面３００の面積は、導光ロッド１０３の入射面３０１の面積より小さい。
【００３６】
導光ロッド１０２の射出面３００は、導光ロッド１０３の入射面３０１の下半分の領域３０１ａ内に収まるように、導光ロッド１０２、１０３が光学レンズ用の接着剤により接合されている。例えば、図３に示すように、導光ロッド１０３の入射面３０１の大きさがＨ×Ｖである場合、導光ロッド１０２の射出面３００は、斜線で示された領域３０１ａ（その大きさは（Ｈ×Ｖ）／２である。）内に接合されることが好ましい。
【００３７】
接合された導光ロッド１０２、１０３を上面側（Ｙ方向）から見た場合（図２Ｂ参照）、導光ロッド１０２、１０３の各光軸の位置は一致するように見える。一方、接合された導光ロッド１０２、１０３を側面側（Ｘ方向）から見た場合（図２Ｃ参照）、導光ロッド１０２の光軸の位置は、導光ロッド１０３の光軸の位置に対してＹ方向にシフトしている。
【００３８】
なお、導光ロッド１０２を用いずに、例えばレンズ系を使って光源１０１からの放射光を集光し、その集光光を導光ロッド１０３の入射面３０１の領域３０１ａ内に入射させても良い。この場合、光源１０１の発光中心は、レンズ系の光軸上に位置するが、このレンズ系の光軸は、導光ロッド１０３および照明レンズ群からなる照明系の光軸Ａとは一致しない。すなわち、光源１０１の発光中心は、照明系の光軸Ａ上に位置せず、レンズ系の光軸は、照明系の光軸Ａの位置に対してＹ方向にシフトするように設定される。
【００３９】
導光ロッド１０３の他の端面（射出面）から射出した光の進行方向に、照明レンズ１０４、１０５、１０６、反射素子１０７、照明レンズ１０８、１０９、位相差板１１０、反射型偏光板１１１および表示素子１１２が順に配置されている。
【００４０】
導光ロッド１０３の中心軸は、照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなる照明レンズ群の光軸と一致している。位相差板１１０および反射型偏光板１１１、表示素子１１２のそれぞれの中心（重心）は照明系の光軸Ａ上に位置する。
【００４１】
照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９はいずれも、片面または両面に球面形状を有するレンズであるが、非球面レンズを用いても構わない。導光ロッド１０３の射出面に形成される光学像が、照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなる照明レンズ群によって表示素子１１２の表示面上に結像される。
【００４２】
導光ロッド１０３の射出面から射出した光束は、照明レンズ１０４〜１０６によって空間的に複数の光束に分離される。分離光束の数は、導光ロッド１０２から導光ロッド１０３内に入射した光がその内面において反射された回数に応じて決まる。
【００４３】
反射素子１０７は、反射型偏光板１１１からの光（例えばＳ偏光）を反射型偏光板１１１の方向へ反射するものであって、導光ロッド１０３の射出面からの光束が空間的に分離された位置に配置される。具体的には、反射素子１０７は、照明レンズ１０６、１０８の間に配置される。
【００４４】
図４に、反射素子１０７の模式図を示す。図４を参照すると、反射素子１０７は、例えばガラス基板２０１上に、複数の帯状の反射膜２１〜２４をアルミ蒸着により形成したものである。反射膜２１〜２４は、照明レンズ１０４〜１０６によって分離された光束が透過する透過領域以外の領域に形成される。反射膜２１〜２４と透過領域とは交互に配置されている。
【００４５】
反射膜２１〜２４の幅ａは、約５ｍｍである。反射膜２１〜２４の間隔ｂは、幅ａと同等または幅ａ以下が望ましい。なお、図４の例では、反射膜の幅ａおよび間隔ｂは、均等なものとして描いてあるが、必ずしも均等でなくても良い。
【００４６】
位相差板１１０は、１／４波長板であって、照明レンズ１０９と反射型偏光板１１１の間に配置されている。位相差板１１０の配置位置は、照明レンズ１０９と反射型偏光板１１１の間に限定されるものではない。位相差板１１０は、反射素子１０７と反射型偏光板１１１との間であれば、どこに配置されてもよい。
【００４７】
図１に示した照明装置において、照明レンズ群は５枚の照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなるが、これに限定されない。照明レンズ群は、導光ロッド１０３の射出面に形成される光学像を表示素子１１２の表示面上に結像できるのであれば、どのようなレンズ構成としてもよい。より望ましくは、照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９の光学パラメータ（曲率半径や間隔）は、導光ロッド１０３の射出面に形成される光学像を表示素子１１２の表示面上に結像でき、さらに、導光ロッド１０３の射出面からの光束を空間的に分離することができ、かつ、その光束が分離された位置において、反射型偏光板１１１からの反射光を、分離された各光束の間の領域に戻すことができるように設定される。
【００４８】
次に、本実施形態の照明装置の動作について詳細に説明する。
【００４９】
図５Ａは、図１に示した構成において、光源１０１からの光束が表示素子１１２に到達するまでの過程を光線追跡した結果を示す模式図である。
【００５０】
図５Ａを参照すると、光源１０１から非偏光の光は、導光ロッド１０２内に入射する。導光ロッド１０２では、入射した非偏光の光は、ロッド内面で反射をくりかえしつつ伝搬し、射出面に到達する。このロッド内の伝搬過程で輝度の均一化が行われる。
【００５１】
導光ロッド１０２の射出面からの非偏光の光は、導光ロッド１０３の入射面に入射する。導光ロッド１０２の射出面は、導光ロッド１０３の入射面の、その中心（重心）を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域（図５Ａに示す例では、図面に向かって下側の領域）内に光学的に結合されている。よって、導光ロッド１０２からの非偏光の光は、導光ロッド１０３の入射面の下側の半分の領域に入射される。
【００５２】
仮に、光源１０１の発光に輝度ムラがあった場合、導光ロッド１０２による輝度の均一化により、導光ロッド１０２の射出面においては、均一な照度分布が形成される。これは、導光ロッド１０３の入端面に輝度均一な光源が空気間隔ゼロで配置された構成と同様であるとみなすことができる。したがって、輝度均一化を考慮する必要がない分、導光ロッド１０３の長さを比較的短いものとすることができる。
【００５３】
導光ロッド１０３では、入射した非偏光の光は、ロッド内面で反射を繰り返しつつ伝搬し、射出面に到達する。導光ロッド１０３の射出面に形成された照明情報（矩形の光源像）は、照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなる照明レンズ群により表示素子１１２の表示面（パネル面）に結像される。
【００５４】
導光ロッド１０３の射出面から射出された非偏光の光束は、照明レンズ１０４〜１０６により空間的に複数の光束に分離される。照明レンズ１０４〜１０６により分離される光束の数は、導光ロッド１０３内の伝搬過程における反射の回数により決まる。
【００５５】
図５Ａでは、導光ロッド１０３から射出した光は、大きく４つの光束に分離される。図５Ｂに、４つに分離された光束のうち、比較的に光線高の小さな分離光束５２の近傍の拡大図を示す。
【００５６】
図５Ｂに示すように、分離光束５２は、導光ロッド１０３および照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９を含む照明系の光軸（図１の光軸Ａ）上に位置しない。これは、導光ロッド１０２の射出面からの光を導光ロッド１０３の入射面の下半分の領域内に入射させているために、分離光束５２は、照明系の光軸の位置よりも上側へ変位して拡大されて行くからである。
【００５７】
図６に、反射素子１０７の位置における分離光束の光強度分布を示す。図６において、Ｙ軸は図５Ａにおける垂直方向（図面に向かって上下方向）に対応し、Ｘ軸は図５Ａにおける水平方向（図面に向かって前後方向）に対応する。Ｙ軸およびＸ軸において、照明系の光軸（図１の光軸Ａ）の位置を０としている。
【００５８】
図６に示すように、反射素子１０７の位置では、導光ロッド１０３の射出面の光学像（虚像）が複数形成される。各光学像は各分離光束に対応するものであり、それぞれの垂直方向における幅は約５ｍｍである。垂直方向において、各光学像の間の領域（光学像が形成されていない領域）の幅も約５ｍｍである。
【００５９】
反射素子１０７は、図４に示した帯状の反射膜２１〜２４を有しており、これら反射膜２１〜２４は、図６に示した各光学象の隙間（すなわち、分離光束の隙間）に配置される。具体的には、Ｙ軸上の「−１５」〜「−１０」の範囲、「−５」〜「−０」の範囲、「５」〜「１０」の範囲、「１５」〜「２０」の範囲で区画される４つの帯状の領域に、反射膜２１〜２４が配置される。反射膜２１〜２４は、光学象と重ならないように配置することが望ましい。
【００６０】
反射素子１０７の反射膜の数や幅は、分離光束の数や径に応じて決定する。なお、分離光束の径や数は、導光ロッド１０３の大きさおよび長さとそのロッド内面での光の反射回数により決まる。
【００６１】
照明レンズ１０４〜１０６によって空間的に分離された光束は、反射素子１０７を通過する。反射素子１０７は、導光ロッド１０３を射出した光束が十分に分離し、その光線の存在範囲が小さい空間に反射面が配置されるように構成されているので、各分離光束は、反射素子１０７による遮蔽などの光損失の影響をほとんど受けずに、反射素子１０７を通過する。
【００６２】
反射素子１０７を通過した各分離光束は、照明レンズ１０８、１０９によって重畳される（図５Ａの光線５１）。光線５１は、位相差板１１０を通過して反射型偏光板１１１に到達する。
【００６３】
反射型偏光板１１１では、位相差板１１０を通過した光線５１（非偏光光）のうち、第１の直線偏光光（例えば、Ｐ偏光光）は透過するが、第２の直線偏光光（例えば、Ｓ偏光光）は位相差板１１０の方向に反射される。
【００６４】
反射型偏光板１１１を透過した第１の直線偏光光は、表示素子１１２の表示面（パネル面）に照射される。照明レンズ１０８、１０９によって重畳された光線５１の第１の直線偏光光で表示素子１１２を照明することで、照度分布均一な照明を可能とする。
【００６５】
一方、反射型偏光板１１で反射された第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）は、位相差板１１０を通過し、その後、照明レンズ１０８、１０９によって拡大されて反射素子１０７の反射膜２１〜２４上に照射される。
【００６６】
図７に、導光ロッド１０３の射出面より射出し、照明レンズ１０４〜１０６により分離された分離光束が、表面素子１１２に到達するまでの光線経路、および反射型偏光板１１１にて反射された偏光成分の光が反射素子１０７に到達するまでの光線経路を模式的に示す。
【００６７】
図７に示すように、導光ロッド１０３の射出面より射出し、照明レンズ１０４〜１０６により分離された分離光束７１、７４はそれぞれ反射素子１０７を通過する。反射素子１０７を通過した分離光束７１、７４はそれぞれ、照明レンズ１０８、１０９によって集光され、その後、位相差板１１０を通過して反射型偏光板１１１に到達する。
【００６８】
位相差板１１０を通過した分離光束７１、７４の第１の直線偏光光（例えば、Ｐ偏光光）は、反射型偏光板１１１を透過して表示素子１１２に到達する。一方、位相差板１１０を通過した分離光束７１、７４の第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）は、反射型偏光板１１１にて反射される。
【００６９】
反射型偏光板１１１で反射された、分離光束７１の第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）は、位相差板１１０を通過し、光束７３（円偏光）として照明レンズ１０９に到達する。位相差板１１０からの光束７３は、照明レンズ１０８、１０９により拡大されて反射素子１０７の反射膜（図４の反射膜２２に対応する）上に照射される。
【００７０】
反射型偏光板１１１で反射された、分離光束７４の第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）は、位相差板１１０を通過し、光束７２（円偏光）として照明レンズ１０９に到達する。位相差板１１０からの光束７２は、照明レンズ１０８、１０９により拡大されて反射素子１０７の反射膜（図４の反射膜２３に対応する）上に照射される。
【００７１】
図７に示した例では、分離光束７１、７４に関わる光線経路しか示されていないが、他の分離光束も同様に、第１の直線偏光光（Ｐ偏光光）が反射型偏光板１１１を透過し、第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）が反射型偏光板１１１で反射されて反射素子１０７に戻る。
【００７２】
図８に、照明レンズ１０４〜１０６で空間的に分離された光束のうち、反射型偏光板１１１で反射されて反射素子１０７に戻ってきた光束の強度分布を示す。図８において、Ｙ軸は図７における垂直方向（図面に向かって上下方向）に対応し、Ｘ軸は図７における水平方向（図面に向かって前後方向）に対応する。Ｙ軸およびＸ軸において、照明系の光軸（図１の光軸Ａ）の位置を０としている。
【００７３】
図８に示すように、反射素子１０７の位置では、第２の直線偏光光（Ｓ偏光光）によって反射型偏光板１１１上に形成された像（導光ロッド１０３の射出面の光学像に対応する像）の光学像（虚像）が複数形成される。各光学象の垂直方向における幅は約５ｍｍである。垂直方向において、各光学像の間の領域（光学像が形成されていない領域）の幅も約５ｍｍである。
【００７４】
図８に示した例によれば、反射素子１０７の位置では、比較的はっきりとした矩形の光学象が形成されていることから、反射型偏光板１１１で反射された光が効率よく反射素子１０７の反射膜上に達している様子を確認できる。
【００７５】
図８に示す各光学像はそれぞれ、図６に示した各光学像に対応するが、それらの位置は、図６に示した各光学像の位置に対して垂直方向にシフトされている。すなわち、図８に示す各光学像は、反射素子１０７の各反射膜上に形成されている。したがって、反射型偏光板１１１で反射され、反射素子１０７まで戻ってきた光のほとんどは、反射素子１０７の各反射膜にて反射型偏光板１１１へ向かう方向に反射される。
【００７６】
反射素子１０７の各反射膜で反射された光束（円偏光）はそれぞれ、照明レンズ１０８、１０９によって集光され、その後、位相差板１１０を通過して反射型偏光板１１１に到達する。反射素子１０７の各反射膜からの光束（円偏光）は、位相差板１１０にて第１の偏光光（Ｐ偏光光）に変換される。位相差板１１０からの第１の偏光光（Ｐ偏光光）は、反射型偏光板１１１を透過して表示素子１１２に到達する。
【００７７】
図９に、光源１０１からの光束が表示素子１１２に到達するまでの過程、反射型偏光板１１１で反射された光が反射素子１０７に到達するまでの過程および反射素子１０７で反射された光が表示素子１１２に到達するまでの過程をそれぞれ光線追跡した結果を示す。
【００７８】
図９に示すように、照明レンズ１０４〜１０６で空間的に分離され、反射素子１０７を通過した各分離光束の第１の偏光光は、反射型偏光板１１１を透過して表示素子１１２に照射される。また、各分離光束の第２の偏光光は、反射型偏光板１１１で反射され、位相差板１１０にて円偏光に変換された後、照明レンズ１０８、１０９によって反射素子１０７の各反射膜上に照射される。そして、反射素子１０７の各反射膜で反射された光（円偏光）は、位相差板１１０にて第２の偏光光に変換された後、反射型偏光板１１１を透過して表示素子１１２に照射される。このように、反射型偏光板１１１で反射された偏光成分の光のほとんどは、表示素子１１２を照明するための光として利用されるので、光利用効率を向上することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の照明装置によれば、反射型偏光板１１１で反射された偏光成分の光を照明光として用いることができるので、その分、光利用効率が向上する。
【００８０】
また、反射素子１０７は、空間的に分離された光束が透過する透過領域と、該領域以外の領域に形成された、反射型偏光板からの光を反射する反射膜とを有する構造である。反射膜は蒸着処理により形成することができることから、透過領域と反射膜のピッチを１ｍｍ程度とすることは容易である。したがって、ＰＢＳ偏光変換アレイでは実現することが困難であった小型化の問題を解決することができ、照明装置の小型化を図ることができる。
【００８１】
さらに、反射素子１０７の各反射膜は、照明レンズ１０４〜１０６によって空間的に分離された光束の隙間に位置するので、分離光束のほとんどが反射素子１０７を通過する。これにより、光利用効率をさらに高めることが可能である。
【００８２】
また、導光ロッド１０３の中心軸は照明レンズ１０４〜１０６、１０８、１０９からなる照明レンズ群の光軸と一致している。光源１０１からの光は、導光ロッド１０２を介して、導光ロッド１０３の入射面の、該面の中心（重心）を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域内に入射する。このように構成することで、反射素子１０７上において、導光ロッド１０３から照明レンズ１０４〜１０６を介して入射する光束に基づいて形成される図６に示した光学象を反射膜以外の領域に確実に形成することができ、反射型偏光板１１１から位相差板１１０および照明レンズ１０８、１０９を介して入射する光に基づいて形成される図８に示した光学象を反射膜上に確実に形成することができる。これにより、光利用効率をさらに高めることが可能である。
【００８３】
導光ロッド１０２の入射面は光源（ＬＥＤ）１０１の発光部と同じ大きさとされているので、導光ロッド１０２、１０３の大型化を避けると同時に、捕捉できる光源（ＬＥＤ）の光量を確実に確保することができる。なお、導光ロッド１０１の入射面の面積をＬＥＤの発光面積よりも大きくした場合、捕捉できる光量が大きくなるものの、導光ロッド１０２、１０３が大型化し、それに伴って、照明レンズなどの光学系全体も大型化する。加えて、導光ロッド１０３の射出面を液晶パネルに結像させる照明系では、導光ロッドの大型化は光利用効率の低下を引き起こす。
【００８４】
本実施形態の照明装置において、例えば、光源１０１からの光束の、その光軸に直交する面における輝度分布がほぼ均一である場合、導光ロッド１０２は不要である。この場合は、光源１０１の発光部を、該発光部の面積よりも大きな面積を有する導光ロッド１０３の一方の端面に近接して配置する。この場合も、発光部からの光は、導光ロッド１０３の入射面の、該面の中心（重心）を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域内に入射する。
【００８５】
図４に示したように、反射素子１０７の反射膜は帯状のものとされているが、これに限定されない。反射素子１０７は、図８に示した光学象が形成される領域にのみ反射膜を設けた構成としてもよい。
【００８６】
また、導光ロッド１０３からの光束が通過し、反射型偏光板１１１からの光の少なくとも一部を、反射型偏光板１１１の方向へ反射させることができるのであれば、反射素子１０７は、照明レンズ群のどの位置に設けられてもよい。ただし、反射素子１０７の位置によっては、反射型偏光板１１１からの光の量に対する反射型偏光板１１１へ戻す光の量の割合が減少し、光利用効率向上の効果が半減する。反射素子１０７は、導光ロッド１０３からの光が照明レンズによって空間的に十分に分離され、分離光束の間の領域の幅が分離光束の幅以上になるような位置に配置することが望ましい。これにより、光利用効率向上の効果を最大限に得ることができる。
【００８７】
図１に示した構成では、照明レンズ１０９の表示素子１１２側の面は平面とされており、その平面に、位相差板１１０が貼り合わせられているが、位相差板１１０は、照明レンズとは別に設けてもよい。ただし、照明レンズ１０９に位相差板１１０を貼り合わせる構成によれば、ガラス基板を共通利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【００８８】
また、位相差板１１０は、反射素子１０７と一体で形成しても良い。例えば、図１０に示すように、ガラス基板１３０１の片面１３０２（光源１０１側）にストライプ状の反射面を蒸着形成し、その裏面（表示素子１１２側）に位相差板１３０３を貼り合わせる。この構成によっても、部品点数を削減することが可能である。
【００８９】
光源１０１は、ＬＥＤ以外の光源であってもよい。例えば、アーク放電を利用したランプを光源１０１として用いてもよい。この場合は、ランプからの光を導光ロッドの入射面に入射させるための集光レンズを用いる。
【００９０】
照明レンズ群は５枚の照明レンズ１０４、１０５、１０６、１０８、１０９からなるが、これに限定されない。照明レンズ群から照明レンズ１０８、１０９を除いてもよい。この場合は、照明レンズ１０４〜１０６の光学パラメータ（曲率半径や間隔）を、導光ロッド１０３の射出面に形成される光学像を表示素子１１２の表示面上に結像でき、さらに、導光ロッド１０３の射出面からの光束を空間的に分離することができ、かつ、その光束が分離された位置において、反射型偏光板１１１からの反射光を、分離された各光束の間の領域に戻すことができるように設定される。反射素子１０７は、照明レンズ１０６と位相差板１１０との間に配置される。
【００９１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、導光ロッド１０３に光を入射する手段として、一組の光源１０１および導光ロッド１０２を用いているが、さらに別の光源および導光ロッドの組を追加することも可能である。ここでは、本発明の第２の実施形態として、導光ロッド１０３に光を入射する手段として、光源および導光ロッドからなる手段を複数有する形態について説明する。
【００９２】
本実施形態の照明装置は、導光ロッド１０３に光を入射する２つの光源手段を有する以外は、第１の実施形態の照明装置の構成と同じものである。図１１に、導光ロッド１０３に光を入射する光源手段の構成を示す。
【００９３】
図１１に示すように、本実施形態の照明装置は、導光ロッド１０３に光を入射する手段として、２つの導光ロッド１１０１、１１０２を有する。
【００９４】
導光ロッド１１０１は、一方の端部に、不図示の光源（例えばＬＥＤ）からの光が入射する入射面１１０５を備え、入射面１１０５から入射した光が内部を伝搬して、他方の端部の端面から射出される。光源と導光ロッド１１０１の構成は、図１に示した光源１０１と導光ロッド１０２の構成に対応する。
【００９５】
導光ロッド１１０１の他方の端部の端面には、該端面から射出される光の光路を９０度曲げるためのプリズム１１０３が設けられている。導光ロッド１１０１とプリズム１１０３は一体に形成されてもよい。また、プリズム１１０３は、導光ロッド１１０１の一部として形成されてもよい。
【００９６】
導光ロッド１１０２は、一方の端部に、不図示の別の光源（例えばＬＥＤ）からの光が入射する入射面１１０６を備え、入射面１１０６から入射した光が内部を伝搬して、他方の端部の端面から射出される。別の光源と導光ロッド１１０２の構成は、図１に示した光源１０１と導光ロッド１０２の構成に対応する。
【００９７】
導光ロッド１１０２の他方の端部の端面には、該端面から射出される光の光路を９０度曲げるためのプリズム１１０４が設けられている。導光ロッド１１０２とプリズム１１０４は一体に形成されてもよい。また、プリズム１１０４は、導光ロッド１１０２の一部として形成されてもよい。
【００９８】
プリズム１１０３、１１０４の射出面は、導光ロッド１０３の入射面の、その中心（重心）を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域（図５Ａに示す下側の領域）内に光学的に結合されている。
【００９９】
入射面１１０５、１１０６に配置される各光源は、同一の色の波長帯域にピーク波長を有する光源である。
【０１００】
図１２Ａは、図１１に示した構成をＹ方向から見た模式図である。図１２Ｂは、図１１に示した構成をＸ方向から見た模式図である。図１２Ｃは、図１１に示した構成をＺ方向から見た模式図である。
【０１０１】
図１２Ａに示すように、Ｙ方向から見た場合、導光ロッド１０３、１１０１、１１０２はＴ字の形状となるように結合されている。また、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように、導光ロッド１１０２、１１０２は、プリズム１１０３、１１０４により導光ロッド１０３の入射面の下側半分の領域に結合されている。
【０１０２】
導光ロッド１１０１の入射面１１０６に配置される光源の発光中心は、導光ロッド１１０１の中心軸上に位置するが、プリズム１０３の射出面に形成される光源像の中心（発光中心に対応する）は、導光ロッド１０３および照明レンズ群からなる照明系の光軸（図１に示した光軸Ａ）上には位置しない。
【０１０３】
導光ロッド１１０２の入射面１１０６に配置される光源の発光中心は、導光ロッド１１０１の中心軸上に位置するが、プリズム１０３の射出面に形成される光源像の中心（発光中心に対応する）は、導光ロッド１０３および照明レンズ群からなる照明系の光軸（図１に示した光軸Ａ）上には位置しない。
【０１０４】
導光ロッド１１０１、１１０２として、例えば、断面の大きさが３ｍｍ×４ｍｍで、長さが１０ｍｍの導光ロッドを用いる。導光ロッド１０３として、例えば、断面の大きさが６ｍｍ×８ｍｍで、長さが３０ｍｍの導光ロッドを用いる。
【０１０５】
本実施形態の照明装置によれば、第１の実施形態の照明装置と同様な作用効果を奏することに加えて、２個の光源を用いることで高輝度化を行うことができる。
【０１０６】
なお、図１１に示した光源手段は一例であり、図示した構成に限定されない。例えば、光源、導光ロッドおよびプリズムからなる光源手段を３つ以上設けてもよい。この場合、各光源手段は、導光ロッド１０３の入射面の、その中心（重心）を通る直線により区画された２つの領域のうちの一方の領域内に光学的に結合される。
【０１０７】
また、導光ロッド１０３、１１０１、１１０２はＴ字の形状以外の形状で結合されてもよい。例えば、図１に示した導光ロッド１０２と図１１に示した導光ロッド１１０１との組み合わせによる結合形態を用いてもよい。
【０１０８】
（他の実施形態）
図１３は、本発明の他の実施形態である照明装置の構成を示す図である。
【０１０９】
図１３を参照すると、本実施形態の照明装置は、照明光学１、光源２、導光手段３、反射素子７、位相差板１０および反射型偏光板１１を有する。
【０１１０】
導光手段３は、一方の端面から入射した光が内部を伝播して他方の端面から射出されるように構成されている。光源２からの光が、導光手段３の一方の端面に入射する。照明光学系１は、導光手段３の他方の端面に形成される光学像を表示素子１２上に結像する照明レンズ４〜６、８、９を有し、少なくとも一部のレンズによって導光手段３からの光束が空間的に複数の光束に分離されるように構成されている。
【０１１１】
反射型偏光板１１は、照明光学系１と表示素子１２の間に配置されている。反射型偏光板１１は、第１の偏光の光を透過し、該第１の偏光とは偏光状態が異なる第２の偏光の光を照明光学系１の方向に反射する。
【０１１２】
反射素子７は、上記複数の光束が空間的に分離された位置に配置され、反射型偏光板１１にて反射された光を反射型偏光板１１の方向に反射する。反射素子７は、上記複数の光束がそれぞれ透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に形成された、反射型偏光板１１からの光を反射する反射膜とを有する。
【０１１３】
位相差板１０は、反射素子７と反射型偏光板１１の間に配置されている。
【０１１４】
本実施形態の照明装置によれば、反射型偏光板１１にて反射された偏光成分の光を反射素子７にて反射型偏光板１１の方向に反射することで、反射型偏光板１１からの反射光を照明光として利用することができる。これにより、光利用効率が向上する。
【０１１５】
また、反射素子７は、空間的に分離された光束が透過する透過領域と、該透過領域以外の領域に設けられた反射膜とを有する構造である。反射膜は蒸着処理により形成することができるので、透過領域と反射領域のピッチを１ｍｍ程度とすることは容易である。したがって、ＰＢＳ偏光変換アレイでは実現することが困難であった小型化の問題を解決することができ、照明装置の小型化を図ることができる。
【０１１６】
本実施形態の照明装置において、光源２の発光中心が、導光手段３および照明光学系１からなる系全体の光軸上（光軸Ａ）に位置しないように構成してもよい。この構成によれば、光源２の発光中心の光軸Ａに対するシフトの量を適切に設定することで、反射型偏光板１１からの反射光を反射素子７の反射領域に確実に集光することができる。
【０１１７】
なお、光源２の発光中心の光軸Ａに対するシフトの量によっては、反射型偏光板１１からの反射光の一部が反射素子７にて反射され、残りは、反射素子７を透過することになる。反射素子７を透過した光は、光源２まで戻る。光源２に戻った光の一部は、光源２の表面で、反射素子７の方向に反射される。この反射光は、照明光として利用することができる。
【０１１８】
また、反射素子７の位置によっても、反射型偏光板１１からの反射光の一部が反射素子７にて反射され、残りは、反射素子７を透過することになる。この場合も、上記の場合と同様に、光源２まで戻った光の一部を照明光として利用することができる。
【０１１９】
次に、本発明の照明装置を用いた投射型表示装置の構成について説明する。
【０１２０】
図１４は、本発明の照明装置を備える投射型表示装置の構成を示す図である。
【０１２１】
図１４に示す投射型表示装置は、３板型液晶プロジェクタであって、その主要部は、照明装置２００〜２０２、投射光学系２０３、液晶パネル２０４〜２０６およびクロスダイクロイックプリズム２０７からなる。
【０１２２】
照明装置２００〜２０２は、第１の実施形態の照明装置と同様の構成を有する。照明装置２００の光源には、青色の波長帯域にピーク波長を有する光源が用いられる。照明装置２０１の光源には、赤色の波長帯域にピーク波長を有する光源が用いられる。照明装置２０２の光源には、緑色の波長帯域にピーク波長を有する光源が用いられる。ここで、青、緑、赤の色は光の三原色に対応する。
【０１２３】
液晶パネル２０４は、照明装置２００から出力された所定の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）の色光（青）で照明される。液晶パネル２０５は、照明装置２０１から出力された所定の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）の色光（赤）で照明される。液晶パネル２０６は、照明装置２０２から出力された所定の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）の色光（緑）で照明される。
【０１２４】
クロスダイクロイックプリズム２０７は、照明装置２００〜２０２の各光軸が交差する位置に設けられている。クロスダイクロイックプリズム２０７は、液晶パネル２０４からの画像光（青）が入射する第１の入射面と、液晶パネル２０５からの画像光（赤）が入射する第２の入射面と、液晶パネル２０６からの画像光（緑）が入射する第３の入射面と、これら入射面から入射した画像光（赤、緑、青）を色合成した色合成画像光が射出される射出面とを有する。
【０１２５】
投射光学系２０３は、クロスダイクロイックプリズム２０７からの色合成画像光を不図示のスクリーン上に投射する。照明装置２００〜２０２の光学系（図１に示した照明レンズ１０４〜１０６、１０８、１０９）の焦点位置に投射光学系２０３の瞳が位置する。すなわち、照明装置２００〜２０２の各光学系と投射光学系２０３はテレセントリック系を構成する。
【０１２６】
本実施形態の投射型表示装置によれば、各照明装置から高効率な照明光が各液晶パネルに照射されるので、明るい投射画像を得られる。
【０１２７】
なお、照明装置２００〜２０２として、第２の実施形態や他の実施形態の照明装置を用いてもよい。
【０１２８】
本発明の照明装置は、単板式の液晶プロジェクタにも適用することができる。この単板式の液晶プロジェクタの主要部は、照明装置と、該照明装置からの光で照明される液晶パネルと、該液晶パネルからの画像光をスクリーンへ投射する投射光学系とからなる。例えば、液晶パネルの各画素を、赤、緑、青のそれぞれの色のカラーフィルタを備える画素で構成することで、フルカラー化が可能である。この場合は、色毎に各画素における表示／非表示の動作を時分割で行う。
【０１２９】
以上説明した照明装置および投射型表示装置は本発明の一例であり、その構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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